KR20020092051A - 액상 엘피지 분사시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액상 LPG 분사시스템에 관한 것으로서, 인젝터(15)에 연료를 공급하는 연료분배파이프(14) 후단에 압력조절과 연료의 역류방지를 위해 설치된 레귤레이터(17) 및 체크밸브(18)를 우회하도록 우회파이프(19)를 설치하고, 상기 우회파이프(19) 상에 연료의 흐름을 전환시키는 우회밸브(20)를 구비함으로써 엔진의 정지시 연료펌프를 역회전시켜 연료파이프에 기체상태의 연료를 채워 연료의 전체 누설량을 저감시키고, 시동시 연료파이프 내에 액상의 연료유량을 증가시켜 시동시간을 단축시키도록 한다.

Description

액상 엘피지 분사시스템{The Injection System of Liquefied Petroleum Gas}

본 발명은 연료 분사시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LPG(Liquefied Petroleum Gas; 이하, LPG라 한다)를 연료로 하는 내연기관에서 연료의 역류를 방지하는 장치, 예를 들면 레귤레이터(Regulator), 첵크밸브(Check Valve) 등을 우회하는 우회밸브(Bypass Valve)를 설치함으로써 연료의 누설량 및시동시간을 감소시키도록 한 액상 LPG 분사시스템에 관한 것이다.

일반적으로 연료 분사시스템은 엔진의 부하 및 외부조건에 따라 엔진에 필요로 하는 정확한 연료의 양을 각 실린더에 공급하여 준다. 그러나 엔진의 작동조건은 때때로 너무 급격하게 변하기 때문에 어떤 순간에도 급격한 변화에 신속하게 필요 연료량을 산출공급하여 줄 수 있어야 하는 것이 가장 중요하다.

이것을 가장 잘 만족시켜 줄 수 있는 장치인 전자제어 연료 분사시스템은 엔진에서 필요로 하는 연료의 양에 영향을 주는 모든 요소를 포함하고 있어 엔진 상태의 변화를 각 부분에 설치되어 있는 센서(Sensor)를 통하여 받아들여 컨트롤유닛(ECU)에서 그 상태에 필요한 연료의 양을 결정하여 신호를 보내면 인젝터(Injector)에서 정량의 연료를 분사한다.

근래의 모든 자동차에는 이러한 전자제어 연료 분사시스템이 사용되는데, 사용되는 연료에는 가솔린과 디젤 등이 주로 사용되나, 최근에는 LPG를 연료로 사용하는 자동차가 실용화되어 많은 차량들에 적용되고 있다.

도 2는 종래의 액상 LPG 분사시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하여 설명하면, LPG와 같이 증기압이 높은 연료의 액상 분사시스템(30)이 장착된 자동차는 연료탱크(31)로부터 액상의 LPG를 뽑아 연료펌프(33)에서 가압하여 인젝터(35)로 이송시키게 된다.

정상적인 운전상태에서는 연료파이프(32,34,36)가 모두 액상의 LPG로 가득차게 되지만, 엔진을 정지하면 연료펌프(33) 또한 정지하게 되어연료파이프(32,34,36) 내에는 LPG가 액상으로 잔류한다. 이때, 인젝터(35)는 완벽한 기밀을 유지하지 못함으로 주차되어 있는 동안에 연료파이프(32,34,36)에 남아있는 연료가 인젝터(35)의 노즐을 통하여 누설(leak)된다. 누설이 발생하여도 연료파이프(32,34,36)는 연료의 증기압으로 유지됨으로 LPG와 같이 증기압이 높은 연료의 경우에는 계속 누설이 유지된다.

따라서, 엔진이 정지된 상태에서 오랫동안 방치하게 되면 결국에는 연료관에 잔류하던 모든 LPG가 연소되지 않은 상태로 누설된다. 이때, 연소되지 않은 연료는 대기오염의 원인이 되므로 대기오염을 방지하기 위해서는 연료의 누설량을 최소화시킬 필요가 있다.

또한, 고온에서 오랫동안 주차시키면 연료파이프(32,34,36)의 연료가 기화되어 기체상태(gaseous type)의 연료가 되고, 연료파이프(32,34,36)에 기체가 존재하게 되면 인젝터(35)에서 연료의 분사량을 제어할 수 없게 된다.

따라서, 연료파이프(32,34,36)에 액체의 연료가 가득찰 때까지 시동이 걸리지 않게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 LPG를 연료로 하는 내연기관의 연료리턴파이프 상의 레귤레이터 및 체크밸브를 우회하는 우회파이프를 구비하고, 우회파이프 상에 연료의 흐름을 전환시키는 우회밸브(Bypass Valve)를 구비함으로써 엔진의 정지시 연료펌프를 역회전시켜 연료파이프에 기체상태의 연료를 채워 연료의 전체 누설량을 저감시키고, 시동시 연료파이프 내에 액상의 연료유량을 증가시켜 시동시단을 단축시킬 수 있는 액상 LPG 분사시스템을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액상 LPG 분사시스템은 연료탱크 내의 액상 연료를 연료펌프로 빨아 올려 인젝터에 일정한 압력으로 공급하는 내연기관의 연료 분사시스템에 있어서, 인젝터에 연료를 공급하는 연료분배파이프 후단에 압력조절과 연료의 역류방지를 위해 설치된 레귤레이터 및 체크밸브를 우회하도록 우회파이프를 설치하고, 우회파이프 상에 연료의 흐름을 전환시키는 우회밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 액상 LPG 분사시스템을 설명하기 위한 도면.

도 2는 종래의 액상 LPG 분사시스템을 설명하기 위한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 연료탱크 13 : 연료펌프

14 : 연료분배파이프 15 : 인젝터

17 : 레귤레이터 18 : 체크밸브

19 : 우회파이프 20 : 우회밸브

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 액상 LPG 분사시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 액상 LPG 분사시스템은 연료탱크(11) 내의 액상 연료를 연료펌프(13)로 빨아 올려 인젝터(15)에 일정한 압력으로 공급하는 내연기관의 연료 분사시스템에 있어서, 상기 인젝터(15)에 연료를 공급하는 연료분배파이프(14) 후단에 압력조절과 연료의 역류방지를 위해 설치된 레귤레이터(17) 및 체크밸브(18)를 우회하도록 우회파이프(19)를 설치하고, 상기 우회파이프(19) 상에 연료의 흐름을 전환시키는 우회밸브(20)를 구비한다.

이러한 내연기관에 사용되는 액상 LPG 분사시스템(10)은 연료펌프(Fuel Pump)(13)를 통해 연료탱크(Fuel Pump)(11) 내의 액상 LPG를 빨아 올려 가압한 후 연료공급파이프(12)를 통해 연료분배파이프(fuel distributor pipe)(14)로 이송한다. 이때, 연료펌프(13)는 도 1에서와 같이 연료탱크(11) 외부에 설치되기도 하지만, 연료탱크(13) 내에 설치되기도 한다.

그 후, 연료분배파이프(14)에 이송된 액상 LPG는 각 인젝터(Injector)(15)를 통해 엔진 내로 분사된다. 이때, 연료분배파이프(14)는 연료를 저장하고 각 인젝터(15)에 공급되는 연료압력을 항상 일정하게 유지한다.

그리고, 인젝터(15)를 통해 엔진 내로 분사된 액상 LPG는 공기흡입장치(도시되지 않음) 내에서 엔진 내로 유입되는 공기(Air)와 혼합되어 혼합기가 되고, 엔진 내에서 연소과정을 거침으로써 동력을 발생시킨다.

이때, 연료의 압력을 일정하게 유지하기 위하여 연료분배파이프(14)의 후단에는 레귤레이터(Regulator)(17)가 설치된다. 레귤레이터(17)는 인젝터(15)를 통해 분사되고 남은 여분의 액상 LPG를 연료 리턴파이프(fuel return pipe)(16)를 거쳐 연료탱크(11)로 복귀시킨다. 또한, 연료 리턴파이프(16)에는 레귤레이터(17)와 함께 액상 LPG의 역류를 방지하기 위한 체크밸브(Check Valve)(18)가 설치된다.

그리고, 상술한 바와 같은 연료리턴파이프(16) 상의 레귤레이터(17) 및 체크밸브(18)를 우회하도록 우회파이프(Bypass Pipe)(19)를 설치하고, 우회파이프(19)에는 연료의 흐름을 전환시키는 우회밸브(Bypass Pipe)(20)를 설치한다.

이때, 설치된 우회밸브(20)는 전자석의 흡인력을 이용하여 연료의 흐름을 전환하는 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve)를 사용한다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 액상 LPG 분사시스템의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 정상적인 운전상태에서는 도 1에 도시된 연료탱크(11) 내의 액상(liquid) LPG를 연료펌프(13)를 이용해 빨아올려 가압한 후 연료공급파이프(12)를 통해 연료분배파이프(14)로 이송한다.

연료분배파이프(14)에 이송된 액상 LPG는 각 인젝터(15)를 통해 엔진 내로 분사된다.

이때, 연료의 압력을 일정하게 유지하기 위하여 연료분배파이프(14)의 후단에는 레귤레이터(Regulator)(17)를 설치한다. 레귤레이터(17)는 인젝터(15)를 통해 분사되고 남은 여분의 액상 LPG를 연료 리턴파이프(fuel return pipe)(16)를 거쳐 연료탱크(11)로 복귀시킨다.

따라서, 정상적인 운전상태에서는 A방향으로 액상의 LPG가 이동하여 연료파이프(12,14,16)가 모두 액상의 LPG로 가득차게 된다. 이러한 상태에서 엔진을 정지하게 되면 연료펌프(13) 또한 정지하여 연료파이프(12,14,16) 내에는 액상의 LPG가 잔류한다.

한편, 엔진이 정지하면 레귤레이터(17)와 체크밸브(18)를 우회하는 우회파이프(19)에 설치된 우회밸브(Bypass Valve)(20)가 열리며 작동한다. 이때, 우회밸브(20)로는 솔레노이드 코일의 통전시간에 의해 LPG의 흐름을 전환하는 일반적인 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve)를 사용한다. 이러한 우회밸브(솔레노이드 밸브)(20)의 통전시간은 엔진의 각종 센서로부터의 정보에 의해 전자제어유닛(Electronic Control Unit,ECU ; 이하, ECU라 한다)이 결정한다.

상술한 ECU의 제어에 의해 우회밸브(20)가 열리면 연료펌프(13)는 역회전하고, 연료펌프(13)가 역회전하면 연료파이프(14,16) 내에 잔류하던 액상 LPG가 B방향으로 이동하여 연료탱크(11) 내로 복귀한다.

이와 동시에, 연료파이프(14,16)에는 연료탱크(11) 내에 있던 기체상태(gaseous)의 LPG가 B방향으로 이동하여 채워진다.

연료분배파이프(14) 내에 기체상태의 LPG가 가득차면 다시 ECU의 제어에 의해 우회밸브(20)가 닫힌다.

이때, 연료분배파이프(14) 내에 기체상태의 LPG가 가득찬 경우도 액상의 LPG가 연료파이프에 가득찬 경우와 마찬가지로 인젝터(15)의 노즐을 통해 누설(leak)이 이루어진다. 하지만, 이때 누설되는 연료량은 액상의 LPG가 누설되는 연료량에 몇 백분의 일 정도로 감소된다. 이것은 똑같은 부피의 액체상태의 연료량이 기체상태의 연료량의 몇 백배가 되기 때문이다.

한편, 상술한 바와같이 엔진이 정지된 상태로 오랫동안 방치된 후 다시 시동을 걸면, 연료파이프(12,14,16) 내에는 기체상태의 LPG가 존재하므로 액상의 LPG가 연료분배파이프(14)에 가득찰 때까지 시간이 지연되어 인젝터(15)에서 정량의 LPG를 엔진 내로 분사하지 못하는 경우가 발생한다. 따라서, 액상의 연료가 연료분배파이프(14)에 가득찰 때까지 시동이 지연된다.

그러므로, 시동시에는 연료분배파이프(14)에 대유량을 통과시켜 빠르게 액상의 LPG를 채울 필요가 있는데, 이런 이유에서 시동시에는 LPG의 역류를 방지하기 위한 레귤레이터(17) 및 체크밸브(18) 등과 같은 저항체를 우회하는 우회파이프(19) 상의 우회밸브(20)를 상술한 ECU의 제어에 의해 열리게 작동시켜 A방향으로 대유량을 흐르게 함으로써 빠른 시간내에 연료분배파이프(14) 내에 액상의 LPG를 채운다.

그리고, 연료분배파이프(14)에 액상의 LPG가 채워지면 다시 ECU의 제어에 의해 우회밸브(20)를 닫는다.

연료분배파이프(14)에 액상의 LPG가 가득 채워지면 인젝터(15)에서는 정량의 LPG를 엔진 내로 분사하고, 인젝터(15)를 통해 엔진 내로 분사된 액상 LPG는 공기흡입장치 내에서 엔진 내로 유입되는 공기(Air)와 혼합되어 혼합기가 되고, 엔진 내에서 연소과정을 거침으로써 시동이 걸린다.

즉, 우회밸브(20)는 엔진의 시동시와 엔진의 정지시에 ECU에 의해 잠시 열리도록 작동되고 나머지 기간 동안은 닫힌 상태가 된다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 액상 LPG 분사시스템을 작동시키기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

상술한 바와같이, 본 발명에 따른 액상 LPG 분사시스템은 LPG를 연료로 하는 내연기관의 연료 분사시스템에 연료의 역류를 방지하는 저항체를 우회하는 우회밸브(20)를 구비하여 엔진의 정지시 연료펌프를 역회전시켜 연료파이프에 기체상태의 연료를 채워 연료의 전체 누설량을 최소화시킴으로써 연소되지 않은 연료에 의한 대기오염을 방지할 수 있고, 시동시 연료파이프 내에 액상의 연료유량을 증가시켜 시동시간을 단축시키고 연비를 향상시키는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 연료탱크(11) 내의 액상 연료를 연료펌프(13)로 빨아 올려 인젝터(15)에 일정한 압력으로 공급하는 내연기관의 연료 분사시스템에 있어서,

   상기 인젝터(15)에 연료를 공급하는 연료분배파이프(14) 후단에 압력조절과 연료의 역류방지를 위해 설치된 레귤레이터(17) 및 체크밸브(18)를 우회하도록 우회파이프(19)를 설치하고, 상기 우회파이프(19) 상에 연료의 흐름을 전환시키는 우회밸브(20)를 구비하는 것을 특징으로 하는 액상 LPG 분사시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 우회밸브(20)는 전자석의 흡인력을 이용하여 연료의 흐름을 전환하는 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve)를 사용하는 것을 특징으로 하는 액상 LPG 분사시스템.